Question Paper Paper 2C June 2014

7/21/2019 Question Paper Paper 2C June 2014

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P42866A2014 Pearson Education Ltd.

1/1/1/

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ChemistryUnit: KCH0/4CH0Paper: 2C

Tuesday 10 June 2014 AfternoonTime: 1 hour KCH0/2C4CH0/2C

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Instructions

Use black ink or ball-point pen. Fill in the boxes at the top of this page with your name,

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Answer all questions. Answer the questions in the spaces provided

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your mind about an answer, put a line through the box and then markyour new answer with a cross .

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The total mark for this paper is 60. The marks for each question are shown in brackets

use this as a guide as to how much time to spend on each question.

Advice

Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Write your answers neatly and in good English. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.

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Answer ALL questions.

1 A student investigates some food colourings, each of which is made up of one or more dyes.

She produces a chromatogram using the safe colourings red (SR), blue (SB) and green (SG)and food colourings red (FR), blue (FB) and green (FG).

The diagram shows her chromatogram.

(a) How many dyes are there in SR?(1)

A 1 B 2 C 3 D 4

(b) Complete the table by placing ticks ( ) next to the two food colourings that aredefinitely safe to use.

Explain your answer.(2)

Food colouring Safe to use?

FR

FB

FG

explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(Total for Question 1 = 3 marks)

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SR SB SG FR FB FG


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2 This apparatus is used to separate a mixture of ethanol (boiling point 78 C) andwater (boiling point 100 C).

(a) What is the name of this method of separation?(1)

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(b) Why can ethanol and water be separated by this method?(1)

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(c) Suggest why water should enter the condenser at A rather than B.(1)

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(d) Explain why the first liquid to be collected in the beaker is mostly ethanol.(1)

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fractionatingcolumn

mixture of ethanoland water

condenser

heat

A

B


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6

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3 The diagram shows a section of the Periodic Table and the symbols for the first 20 elements.

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca

(a) (i) What name is given to a horizontal row of elements such as Na to Ar?(1)

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(ii) Name two metals in the row Na to Ar.(1)

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(iii) Which is the least reactive element in the row Na to Ar?


least reactive element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) State, in terms of electronic configurations, why the elements in the column Li to Khave similar chemical properties.

(1)

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(c) (i) Which element has atomic number 6?(1)

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(ii) Which element has atoms with an electronic configuration of 2.8.6?(1)

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(d) An atom has atomic number 8 and mass number 18.

How many protons, neutrons and electrons does this atom contain?(2)

protons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

neutrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

electrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



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4 A student investigates the rate of reaction between sodium thiosulfate andhydrochloric acid at 25C.

The equation for the reaction is

Na2S2O3(aq) + 2HCl(aq) 2NaCl(aq) + H 2O(l) + SO2(g) + S(s)

She uses this method.

pour 50 cm 3 of sodium thiosulfate solution into a conical flask

place the conical flask on top of a sheet of paper with a cross drawn on it

add 10 cm 3 of hydrochloric acid and start the timer

stop the timer when the cross can no longer be seen and record the time taken

The student repeats the experiment five times with different volumes ofsodium thiosulfate solution. She adds water as necessary to keep the total volume ofreaction mixture constant.

(a) Why can the student no longer see the cross at the end of each experiment?(1)

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(b) The student keeps the total volume of the reaction mixture constant in each experiment.

Explain how this makes each experiment a fair test.(1)

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eye

conical flask

paper with crossmarked on it

sodium thiosulfate solution


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10

*P42866A01024*

(c) The table shows the students results.

ExperimentVolume of Na 2S2O3

solution in cm 3Volume of water

in cm 3Time

in seconds

1 50 0 45

2 40 10 60

3 30 20 80

4 20 30 130

5 15 35 180

6 10 40 255

Why is it important for the student to add the water before the acid in experiments 2 to 6?(1)

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(d) Sulfur dioxide gas is given off in the reaction. Suggest a safety precaution that the student should take when doing this experiment.


precaution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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11


(e) (i) Plot the students results on the grid and draw a curve of best fit.(3)

(ii) On the grid, sketch the curve that you would expect if the investigation wererepeated at 40C.

Assume all other factors remain constant.(2)


300

250

200

150

100

50

0

Volume of Na 2S2O3 solutionin cm 3

Time

in seconds

0 10 20 30 40 50


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12

*P42866A01224*

5 The diagram shows the diaphragm cell used in the electrolysis of concentratedsodium chloride solution, NaCl(aq).

(a) Explain what is meant by the term electrolysis .(2)

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(b) Identify gas A, gas B and solution C.(3)

gas A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gas B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

solution C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

gas A gas B

diaphragm

solution C

negativeelectrode

positiveelectrode

sodium chloridesolution


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(c) Sodium is manufactured by the electrolysis of molten sodium chloride, NaCl(l).

Sodium is produced at the negative electrode and chlorine is produced at thepositive electrode.

(i) Why does the sodium chloride have to be molten before it will conduct electricity?

(1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) The ionic half-equation for the formation of sodium is

Na+ + e Na

Write the ionic half-equation for the formation of chlorine from chloride ions.(2)

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6 Solid X contains two cations (positive ions) and one anion (negative ion).

One of the cations is Fe 3+

(a) The table describes the tests carried out on an aqueous solution of X and some ofthe observations made.

Complete the table by giving the missing observation.(1)

Test Observation

add sodium hydroxide solution

then heat the mixture and test the gas

given off with damp red litmus paper

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litmus paper turns blue

add dilute hydrochloric acid, then adda few drops of barium chloride solution

white precipitate forms

(b) (i) Which cation, other than Fe 3+, is present in X?


cation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) Identify the anion present in X.(1)

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(c) When zinc is added to a solution containing Fe 3+ ions, a reaction occurs.

The ionic equation for this reaction is

Zn(s) + 2Fe 3+(aq) Zn2+(aq) + 2Fe 2+(aq)

Identify the reducing agent in this reaction and explain your choice.(2)

reducing agent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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7 (a) The first two members of the homologous series of alcohols are methanol and ethanol.

(i) Give two characteristics of the compounds in a homologous series.(2)

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(ii) The displayed formula for methanol is

H C O H

H

H

Suggest a displayed formula for ethanol, CH 3CH2OH(1)


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(b) The table shows the two different processes for making ethanol on a large scale.

Process Explanation

batch process the fermentation of sugars with yeast

continuous process the hydration of ethene (produced from crude oil) with steam

Compare the two processes in terms of

the rate at which the ethanol can be produced

the purity of the product

the use of finite resources(3)

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(c) The equation for the fermentation of glucose is

C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2

A mass of 3600 kg of glucose was completely fermented.

(i) Calculate the amount, in moles, of glucose that was fermented. (Mr of glucose = 180)

(2)

amount of glucose = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mol

(ii) Deduce the amount, in moles, of ethanol produced in this reaction.(1)

amount of ethanol = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mol

(iii) Calculate the volume, in dm3

at rtp, of carbon dioxide produced in this reaction. (1 mol of carbon dioxide occupies 24 dm 3 at rtp)(2)

volume of carbon dioxide = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . dm 3



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8 The hydrogen needed for the manufacture of ammonia is made by a process calledsteam reforming.

In this process, a mixture of methane and steam is passed over a nickel catalyst.

The equation for the reaction is

CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) H = + 210 kJ/mol

(a) In this part of the question, assume that the reaction reaches a position of equilibrium.

(i) Predict whether a high or low temperature would produce the highest yield of hydrogen.

Give a reason for your choice.(1)

prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) Predict whether a high or low pressure would produce the highest yield of hydrogen.

Give a reason for your choice.(1)

prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Explain how a catalyst increases the rate of a reaction.(2)

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(c) Some of the carbon monoxide produced is removed in another reaction.

In this reaction, carbon monoxide is mixed with steam and passed over a heated catalyst.

The reaction is reversible and the carbon monoxide is oxidised to carbon dioxide.

(i) Write a chemical equation for this reaction.(2)

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(ii) Explain why the carbon in carbon monoxide is oxidised in this reaction.(1)

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(iii) The carbon dioxide produced can be removed by passing the gas through asolution of potassium carbonate, K 2CO3

The potassium carbonate reacts with carbon dioxide and water to formpotassium hydrogencarbonate, KHCO 3

Write a chemical equation for this reaction.(2)

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Question Paper Paper 2C June 2014